加油站油氣回收在線(xiàn)監測智能系統應用現狀及建議分析

           摘 要：加油站油氣回收在線(xiàn)監測智能系統應用研究，分析國內外研究現狀，采用先進(jìn)的人工智能和現代信息化技術(shù)，探尋需要研究的內容和方向，通過(guò)分析加油站油氣回收系統的工作原理、系統平臺的搭建、采用的協(xié)議，以及亟待解決的棘手問(wèn)題，從而確定油氣回收在線(xiàn)監測智能系統采用的對策和方法，從而更好的為環(huán)保部門(mén)實(shí)現油氣污染的高效、全程、在線(xiàn)監管提供技術(shù)支撐。

     1 概述隨著(zhù)人民生活水平的提高，汽車(chē)成了家家必備的交通出行工具，有的家庭有兩部汽車(chē)甚至更多。截至 2019 年 6月，公安部交管局發(fā)布稱(chēng)：我國機動(dòng)車(chē)保有量達 3.4 億輛，汽車(chē) 2.5 億輛。有車(chē)輛，就離不開(kāi)加油站，全國加油站的數量超過(guò) 10 萬(wàn)座，那么加油站在油品、儲存、銷(xiāo)售等各環(huán)節不可避免的存在油氣揮發(fā)、泄露、安全等問(wèn)題。不僅污染環(huán)境，而且石油屬于不可再生資源，同時(shí)降低安全隱患，那么加油站的油氣回收問(wèn)題就更是需要我們科學(xué)的利用當前技術(shù)在線(xiàn)實(shí)時(shí)檢測。油氣回收，是指汽油儲運、銷(xiāo)售過(guò)程中所產(chǎn)生的油氣通過(guò)一定裝置進(jìn)行回收，將油罐車(chē)卸油、儲油罐儲油、加油機加油過(guò)程中揮發(fā)的油氣收集到地下儲油罐內，因此，開(kāi)展油氣回收及長(cháng)效監管是削減甲烷等有害氣體的排放量，進(jìn)一步改善環(huán)境空氣質(zhì)量的一種有效措施。

          油氣回收自動(dòng)監測系統，是指在油氣回收系統的基礎上，對油氣回收運行參數進(jìn)行在線(xiàn)監測的一系列設備的組合。加油站油氣回收在線(xiàn)智能監測系統，該系統基于三次油氣回收的策略方法，借助智能終端設備方便監管和檢測，使用原有流量計原理的技術(shù)依據，確?？梢栽谧x取加油機原有內部數據為前提，盡可能的節約大面積改造造成的施工或者鋪設線(xiàn)纜等費用，利用智能化和現代信息化技術(shù)為手段，使用溫控式和壓力式相結合的方式實(shí)現自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉油氣回收系統。

       2 國內外研究現狀及分析Edward A. Payne，Greensboro 提出了加油站油氣回收系統需要完善的問(wèn)題，并且研發(fā)出一種由壓力傳感器和數字處理器等設備共同組成的油氣回收系統，數字處理器可以接收壓力傳感器檢測的壓力數值，與標準的壓力數值進(jìn)行比較，從而可以實(shí)現評價(jià)油氣回收系統的性能。該監測裝置對加油站油氣回收系統實(shí)現了自動(dòng)化監測效果，提高了工作人員的工作效率，大大降低了人工檢測等危險系數。但該裝置存在不能確定加油站油氣回收系統漏油點(diǎn)的位置，也不能存儲相關(guān)數據等缺陷。Castronovo，Cynthia L 等人發(fā)明出一種適用于加油站油氣回收系統性能的在線(xiàn)監控設備，對儲油罐內的壓力、溫度等參數進(jìn)行改進(jìn)、完善，實(shí)現可以在線(xiàn)監測加油站油氣回收系統的多個(gè)參數，可以通過(guò)終端實(shí)時(shí)監測油氣回收系統中的加油機的氣液比、油罐壓力、卸油區的油氣濃度，實(shí)時(shí)判斷加油站油氣回收系統回氣量、油罐密閉性等多個(gè)參數的性能、分析、評價(jià)，從而實(shí)現實(shí)時(shí)監測、預警等。

       佛山市南海區環(huán)境保護監測站，為探究油氣回收在線(xiàn)監測系統準確性、適配性和穩定性，2019年開(kāi)展了油氣回收在線(xiàn)監測系統試點(diǎn)研究。試點(diǎn)結果顯示，油氣回收在線(xiàn)監測系統數據精準、性能穩定、適應各類(lèi)油氣回收設備，是強化油氣回收監管的有效手段。

      國內學(xué)者石力針對北京市油庫加油站油氣回收進(jìn)行分析與經(jīng)濟性評價(jià)的現狀，參考加油站大氣污染物排放標準[GB1629-1996]中對北京市油庫油氣回收系統中儲油罐的改造、油氣回收裝置建設、裝油方式改進(jìn)以及油庫油氣回收案例分析等方面，對加油站油氣回收在線(xiàn)監測系統中一級、二級、三級油氣回收系統進(jìn)行分析對比，探索出當前油氣回收系統試點(diǎn)使用技術(shù)的合理性和經(jīng)濟性。

         國內浙江科技學(xué)院學(xué)者張紅星等人也研發(fā)了基于紅外視頻的加油槍油氣泄露檢測，包括系統壓力變送器、加油機采集單元、數據接收單元和數據處理單元四部分。其中，壓力變送器的作用是檢測油氣回收系統是否具有良好的密閉性；加油機采集單元用來(lái)采集加油機工作時(shí)的數據參數，并傳輸給接收單元；數據接收單元的作用是首先接收數據，然后傳輸給數據處理單元，非常終進(jìn)行數據的處理。3 需要研究?jì)热?.1 油氣回收系統原理油氣回收研究的系統向下直接面向實(shí)際的加油站，并且需要與加油站的各種設備融合為一體，所以必須要了解加油車(chē)運輸、汽油存儲和加油設備的運行過(guò)程。掌握具體的檢測裝置的工作模式，包括測量原理、精度以及傳輸協(xié)議等，油氣回收系統示意圖如圖 1 所示。

3.2 系統框架油氣回收監測智能系統，借助人工智能技術(shù)，結合語(yǔ)音識別控制，圖像識別油氣濃度提醒等技術(shù)。加油站油氣回收在線(xiàn)監測智能系統框架如圖 2 所示。

   3.3 嵌入式平臺的搭建整個(gè)系統的物質(zhì)載體是工業(yè)級的嵌入式平臺，以德州儀器 AM335X 主芯片的嵌入式開(kāi)發(fā)板為平臺，具體實(shí)現信息的多方式收集、智能化處理和標準可靠上報。系統需要做到將監測數據一方面傳遞給系統終端，監測油氣回收的總量、設備的故障、設備的老化等問(wèn)題，另一方面傳遞給環(huán)保監管部門(mén)，做到可以不間斷的監管油氣回收的運行狀態(tài)、油氣排量等。3.4 標準協(xié)議的研究由于不同的油氣回收設備的原理大不相同，檢測設備也型號各異，所有要求系統對不同的設備都應該有較好的支持，比如常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)量、高精度模擬量、RS232/RS485 和網(wǎng)絡(luò )接口等。

        上報給監管機構或者公示屏幕的信息，應該在處理完信息的基礎上按照一定的標準協(xié)議，交互式、嚴謹式的可靠傳輸。在這一點(diǎn)上，國家加油站油氣排放標準和大氣污染物排放標準（GB20952-2007）對加油站油氣排放限值、重要技術(shù)指標檢測原理、相關(guān)檢測儀器的性能指標和規定都做出了具體而規范說(shuō)明。

       3.5 亟待解決的問(wèn)題檢測數據需要考慮油氣回收裝置的檢測氣液比、密閉性和液阻等參數，并且為了使回收系統能達到國家標準，則需要解決如下幾個(gè)問(wèn)題。

     （1）羅茨流量計堵塞問(wèn)題羅茨流量計又稱(chēng)為腰輪流量計，具有壓力損失小、量程范圍大、精度高、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，但液路中的固體雜質(zhì)容易使流量計堵塞，因此需要加裝過(guò)濾網(wǎng)并經(jīng)常清洗。

     （2）液阻測量問(wèn)題液阻需要在固定流量且打開(kāi)卸油口回氣閥門(mén)的情況下測量，但加油站運行過(guò)程中卸油口回氣閥門(mén)是處于關(guān)閉的狀態(tài)，并且在測量時(shí)的時(shí)間不同，測量效果也存在著(zhù)很大的偏差，因此需要考慮液阻測量以及偏差問(wèn)題。

     （3）加油脈沖采集問(wèn)題針對柴油機、汽油機的不同，以及不同加油站的加油槍等問(wèn)題，需要考慮加油脈沖采集問(wèn)題。

        4 具體實(shí)現油氣回收在線(xiàn)監測智能系統，通過(guò)實(shí)時(shí)監測油氣回收過(guò)程中的氣液比（A/L），采取油氣流量控制調節閥模式或變頻控制模式，油氣存儲空間的壓力和加油站可燃氣體濃度等指標來(lái)監測整個(gè)系統的有效性，并將現場(chǎng)數據采集、監控數據、以移動(dòng)通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)的無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)上傳到監測中心，工作人員在終端查看各個(gè)加油站現場(chǎng)的實(shí)時(shí)生產(chǎn)數據以及模擬圖形，方便實(shí)時(shí)調取數據并監控各級設備的運轉情況。

         4.1 冷凝+吸附本系統在油氣一次、二次回收系統中采用冷凝+吸附相結合的方式實(shí)現。系統采用連續冷凝、多批方法降低油氣的溫度，使大部分油氣冷凝為液體實(shí)現回收，而沒(méi)有被冷凝為液態(tài)，少部分濃度較低的油氣再通過(guò)加裝一個(gè)吸附系統，對油氣進(jìn)行富集，從而使油氣濃度大大提高，并且啟動(dòng)吸附系統，減小了油氣的體積，實(shí)現冷凝和吸附并舉的效果。

           在二次回收系統中，將加油槍進(jìn)行改良。對加油槍增加同軸膠管和收集油氣的吸氣孔，大大提高回收油氣的吸氣率。同時(shí)增加吸氣孔，更加便于收集油氣，達到回收油氣的非常佳效果。（如圖 3）4.3

      使用智能液阻測量設備借助密閉液阻綜合測試儀，通過(guò)管線(xiàn)依次連接的氮氣入口快速接頭，限壓調節閥，流量調節閥，浮子流量計，壓力緩沖腔和氮氣出口快速接頭，限壓調節閥連接限壓壓力表，系統壓力表，密閉壓力表，液阻壓力表并聯(lián)后連接壓力緩沖腔，并聯(lián)后的管線(xiàn)還連接泄壓閥，測試油氣回收系統的正負壓狀態(tài)，密閉性和地下油氣管道的液阻。

        5 結論油氣回收在線(xiàn)監測智能系統，借助智能化和現代信息化技術(shù)，實(shí)現監測平臺和設備智能化操作和監管，有效解決油氣回收應用率低和油氣回收率低等問(wèn)題，實(shí)現實(shí)時(shí)監測油氣回收再利用問(wèn)題，實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測加油站各汽油加油槍氣液比、油氣回收系統密閉性和設備運行狀態(tài)監測，并且可以實(shí)現遠程傳輸到終端，實(shí)現顯示、存儲、打印、傳輸等功能的監控功能。真正有效的起到在線(xiàn)監測系統的監管作用；節約了資源（實(shí)現油氣回收再利用）、改善環(huán)境，又可以及時(shí)發(fā)現設備老化、泄露等潛在的危險，是一項長(cháng)治久安的系統工程。